(57)【要約】【課題】  コギングトルクを抑えつつ、モータを軸方向にコンパクトにすることが可能なモータ及びその製造方法を提供する。【解決手段】  本発明のモータ１０によれば、周方向で互いに接近した異極のセグメント磁石２４Ｎ，２４Ｓ同士がリング磁石２３により互いに隔てられるので、従来のモータで問題になった磁束漏れを防ぐことができる。しかも、リング磁石２３は、所定角ずれて対応した同極の各セグメント磁石２４Ｎ，２４Ｎ（２４Ｓ，２４Ｓ）同士の間をそれらと同じ極性の磁石で連絡するようにスキュー着磁されているので、リング磁石２３におけるスキュー着磁部分２３Ｎ，２３Ｓとセグメント磁石２４Ｎ，２４Ｓとの間でも、極性が異なる部分同士が互いに隔てられ、磁束漏れが防がれる。これにより、コギングトルクが抑えられ、モータ出力が向上し、かつ、モータを軸方向にコンパクトにすることができる。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータシャフトの周方向に並んだ複数のセグメント磁石を前記ロータシャフトの軸方向の途中で少なくとも２つに横割り分割し、それら横割り分割された一方と他方のセグメント磁石群を周方向に所定角ずらして配置することによりコギングトルクの低減を図ったモータにおいて、
前記ロータシャフトのうち一方と他方のセグメント磁石群の間にリング磁石を設け、前記所定角ずれて対応した同じ極性の前記各セグメント磁石同士の間をそれらと同じ極性の磁石で連絡するように前記リング磁石にスキュー着磁を施したことを特徴とするモータ。
【請求項２】
前記リング磁石は、複数の円弧体を合体させて円筒状に形成されたことを特徴とする請求項１に記載のモータ。
【請求項３】
前記所定角は、前記モータのステータにおいて隣り合ったステータスロットの間の角度の半分であることを特徴とする請求項１又は２に記載のモータ。
【請求項４】
前記スキュー着磁のスキュー角度は、５０度〜６０度に設定されたことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のモータ。
【請求項５】
前記セグメント磁石と前記リング磁石とは、共に同じ材質で構成されたことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載のモータ。
【請求項６】
ロータシャフトの周方向に並んだ複数のセグメント磁石を前記ロータシャフトの軸方向の途中で少なくとも２つに横割り分割し、それら横割り分割された一方と他方のセグメント磁石群を周方向で相互に所定角ずらしかつ前記一方と他方のセグメント磁石群の間に、スキュー着磁されたリング磁石を挟んで備えたモータの製造方法において、
前記リング磁石になる前のリング磁性体と、前記セグメント磁石になる前のセグメント磁性体とを前記ロータシャフトに固定しておく磁性体固定工程と、
前記所定角ずれて対応した両セグメント磁性体と、前記リング磁性体のうち前記両セグメント磁性体同士を連絡する部分とを一度に着磁させる着磁工程とを行うことを特徴とするモータの製造方法。
【請求項７】
前記着磁工程の前に、前記セグメント磁性体のみに予備着磁を施す予備着磁工程を行うことを特徴とする請求項６に記載のモータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータにセグメント磁石を備えたモータ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、この種のモータに備えたセグメント磁石は、ロータシャフトの径方向の内外に向かってＮＳ極となったセグメント磁石と、逆にＳＮ極になったセグメント磁石とからなり、これら極性が異なるセグメント磁石がロータシャフトの外周面に交互に並べられている。そして、この種のモータでコギングトルクの対策を施したものとして、図６に示すように、ロータ１の周方向に並べられた複数のセグメント磁石２を、ロータ１の回転軸と直交する方向に横割り分割し、それら横割り分割された一方のセグメント磁石群２Ａと他方のセグメント磁石群２Ｂとを周方向に所定角θｍずらして分割面同士を接合させた構造のものが知られている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−３５９２６６号公報（段落［００１８］、第５図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記した従来のモータでは、一方と他方のセグメント磁石群２Ａ，２Ｂの端面を接合させた構造になっているので、本来であればモータのステータコア（図示せず）とセグメント磁石２との間（所謂、ギャップ）を磁束が通過するところを、一方と他方のセグメント磁石群２Ａ，２Ｂの間に磁束が延び、所謂、磁束漏れが生じる。具体的には、例えば一方のセグメント磁石群２Ａにおいて外面側がＮ極になったセグメント磁石２の外面から、他方のセグメント磁石２Ｂにおいて外面側がＳ極になったセグメント磁石２へと磁束が漏れる事態が起こり得る（図６の矢印Ｙ参照）。
【０００４】
特に、一方と他方のセグメント磁石群２Ａ，２Ｂのずれ量が、隣り合ったセグメント磁石の間の隙間より大きくなって、一方と他方のセグメント磁石群２Ａ，２Ｂの間で極性が異なるセグメント磁石２，２同士が接触した場合には、磁束の漏れ量が増大になる。このため、コギングトルクを抑えかつ磁束漏れによるモータ出力の低下を図るためには、横分割された両セグメント磁石群２Ａ，２Ｂの間を離すか或いはセグメント磁石を軸方向に長くする必要があり、何れにしてもモータが軸方向に長くなるという問題が生じていた。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、コギングトルクを抑えつつ、モータを軸方向にコンパクトにすることが可能なモータ及びその製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するためになされた請求項１の発明に係るモータは、ロータシャフトの周方向に並んだ複数のセグメント磁石をロータシャフトの軸方向の途中で少なくとも２つに横割り分割し、それら横割り分割された一方と他方のセグメント磁石群を周方向に所定角ずらして配置することによりコギングトルクの低減を図ったモータにおいて、ロータシャフトのうち一方と他方のセグメント磁石群の間にリング磁石を設け、所定角ずれて対応した同じ極性の各セグメント磁石同士の間をそれらと同じ極性の磁石で連絡するようにリング磁石にスキュー着磁を施したところに特徴を有する。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１に記載のモータにおいて、リング磁石は、複数の円弧体を合体させて円筒状に形成されたところに特徴を有する。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項１又は２に記載のモータにおいて、所定角は、モータのステータにおいて隣り合ったステータスロットの間の角度の半分であるところに特徴を有する。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項１乃至３の何れかに記載のモータにおいて、スキュー着磁のスキュー角度は、５０度〜６０度に設定されたところに特徴を有する。
【００１０】
請求項５の発明は、請求項１乃至４の何れかに記載のモータにおいて、セグメント磁石とリング磁石とは、共に同じ材質で構成されたところに特徴を有する。
【００１１】
請求項６の発明に係るモータの製造方法は、ロータシャフトの周方向に並んだ複数のセグメント磁石をロータシャフトの軸方向の途中で少なくとも２つに横割り分割し、それら横割り分割された一方と他方のセグメント磁石群を周方向で相互に所定角ずらしかつ一方と他方のセグメント磁石群の間に、スキュー着磁されたリング磁石を挟んで備えたモータの製造方法において、リング磁石になる前のリング磁性体と、セグメント磁石になる前のセグメント磁性体とをロータシャフトに固定しておく磁性体固定工程と、所定角ずれて対応した両セグメント磁性体と、リング磁性体のうち両セグメント磁性体同士を連絡する部分とを一度に着磁させる着磁工程とを行うところに特徴を有する。
【００１２】
請求項７の発明は、請求項６に記載のモータの製造方法において、着磁工程の前に、セグメント磁性体のみに予備着磁を施す予備着磁工程を行うところに特徴を有する。
【発明の効果】
【００１３】
［請求項１の発明］
横割り分割された一方と他方のセグメント磁石群を周方向で所定角ずらすと、それら一方と他方のセグメント磁石群の間で、極性が異なるセグメント磁石同士が周方向で互いに接近する。しかしながら、請求項１の構成によれば、周方向で互いに接近した極性が異なるセグメント磁石同士が、両セグメント磁石群の間に設けたリング磁石により互いに隔てられるので、従来のモータで問題になった磁束漏れを防ぐことができる。しかも、リング磁石は、所定角ずれて対応した同じ極性の各セグメント磁石同士の間をそれらと同じ極性の磁石で連絡するようにスキュー着磁されているので、リング磁石におけるスキュー着磁された部分とセグメント磁石との間でも、極性が異なる部分同士が互いに隔てられ、磁束漏れが防がれる。また、リング磁石とモータのステータとの間でも、モータの出力に寄与する磁力が発生する。このように本発明によれば、一方と他方のセグメント磁石群を、周方向に所定角ずらして配置したことによりコギングトルクを抑えつつ、磁束漏れを防いでモータ出力を向上させることができる。これにより、モータ出力を同じにした場合には、従来に比べてモータを軸方向にコンパクトにすることができる。
【００１４】
［請求項２の発明］
請求項２の構成によれば、ロータシャフトの側方から複数の円弧体を宛がって合体させることでリング磁石をロータシャフトの中間部に組み付けた状態にすることができる。
【００１５】
［請求項３の発明］
コギングトルクを効果的に抑えるためには、請求項３の構成のように、一方と他方のセグメント磁石群のずれ角である所定角を、ステータスロットの間の角度の半分にすることが好ましい。
【００１６】
［請求項４及び５の発明］
請求項４の構成のように、リング磁石をスキュー着磁したそのスキュー角度は、５０度〜６０度にすることが好ましい。また、請求項５の構成のように、セグメント磁石とリング磁石とを同じ材質で構成することが好ましい。
【００１７】
［請求項６の発明］
請求項６のモータの製造方法は、リング磁石になる前のリング磁性体と、セグメント磁石になる前のセグメント磁性体とをロータシャフトに固定しておき、その状態で所定角ずれて対応した両セグメント磁性体と、リング磁性体のうち両セグメント磁性体の端面同士を連絡する部分とを一度に着磁させて、それらセグメント磁性体とリング磁性体とをセグメント磁石とリング磁石とにするので、予め着磁させておいたセグメント磁石とリング磁石とをロータシャフトに組み付ける方法では必要になるリング磁石のスキュー着磁部分とセグメント磁石との位置合わせ作業が不要になり、作業効率が向上する。
【００１８】
［請求項７の発明］
請求項７のモータの製造方法によれば、着磁工程の前に、セグメント磁性体に予備着磁を施すのでセグメント磁石の磁力が安定しかつ磁力強度が強くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。図１には、本実施形態に係るモータ１０の断面図が示されている。同図に示すように、このモータ１０のステータ１１に備えたステータコア１２には、内側に向けて複数（例えば１２）のティース１３が備えられ、それら隣り合ったティース１３，１３同士の間がスロット１４になっている。そして、各ティース１３に巻回されたコイル１５が、スロット１４内に収まっている。
【００２０】
一方、モータ１０のロータ２０に備えたロータシャフト２１Ｓは、回転円柱体２２の中心にロータ芯部材２１を貫通してなる。回転円柱体２２は、例えば複数の珪素鋼板を積層してなる。図２に示すように、回転円柱体２２の軸方向における中間部分にはリング磁石２３が嵌合固定され、回転円柱体２２のうちリング磁石２３より一端側の周面と、他端側の周面とに複数（例えば、８個）のセグメント磁石２４がそれぞれ固着されている。
【００２１】
各セグメント磁石２４は、例えば希土類焼結部材で構成された永久磁石であり、概ね瓦形状になっている。具体的には、図４に示すように、セグメント磁石２４は、ロータシャフト２１Ｓを中心とした同心の円弧面を内面２４Ａ及び外面２４Ｂとして備えている。また、セグメント磁石２４の両側面２４Ｃ，２４Ｃは、それら両側面２４Ｃ，２４Ｃを含む面同士がロータシャフト２１Ｓの中心で交差するように構成されている。さらに、セグメント磁石２４の両端面２４Ｄ，２４Ｄは、ロータシャフト２１Ｓの中心軸と直交する平坦面になっている。
【００２２】
図１に示すように、各セグメント磁石２４は、例えばロータ２０の径方向に磁路が向くように着磁している。そして、その径方向の内側から外側に向かってＮＳ極になったセグメント磁石２４（以下、適宜、「セグメント磁石２４Ｓ」という）と、逆に、その径方向の外側から内側に向かってＮＳ極になったセグメント磁石２４（以下、適宜、「セグメント磁石２４Ｎ」という）とがロータ２０の周方向に交互に並べられている。
【００２３】
ここで図３には、外面側がＮ極になったセグメント磁石２４Ｎと、外面側がＳ極になったセグメント磁石２４Ｓとが、ハッチングの種類によって識別可能に示されている。同図に示すように、リング磁石２３を挟んで一方側（同図の上側）の全セグメント磁石２４（以下、これを、「一方のセグメント磁石群２４Ｖ」という）と、他方側（同図の下側）の全セグメント磁石２４（以下、これを、「他方のセグメント磁石群２４Ｗ」という）とは、周方向に所定角ずれた配置になっている。具体的には、一方のセグメント磁石群２４Ｖと他方のセグメント磁石群２４Ｗとの間でずれた所定角θ２（図４参照）は、ステータ１１において隣り合ったスロット１４，１４間の角度θ１（図１参照）の半分の大きさになっている。
【００２４】
さて、リング磁石２３は、セグメント磁石２４と同様に、希土類焼結材の磁性体であって、全体として肉厚の円筒状をなし、軸方向の両端面は、ロータシャフト２１Ｓの中心軸と直交する平坦面になっている。そして、リング磁石２３には、リング磁石２３を挟んで対峙しかつ所定角θ２ずれて対応した同極のセグメント磁石２４Ｎ，２４Ｎ（２４Ｓ，２４Ｓ）同士の間を、それらと同じ極性の磁石で連絡するようにスキュー着磁されている。また、そのスキュー着磁のスキュー角度は５０度〜６０度になっている。より具体的には、図３に示すように、リング磁石２３において外面側がＳ極になったスキュー着磁部分２３Ｓが、同じく外面側がＳ極になったセグメント磁石２４Ｓ，２４Ｓ同士の間を連絡するように配置され、リング磁石２３において外面側がＮ極になったスキュー着磁部分２３Ｎが、同じく外面側がＮ極になったセグメント磁石２４Ｎ，２４Ｎ同士の間を連絡するように配置されている。これにより、ロータ２０の外側面には、略クランク形状になった磁束貫通面が形成されている。
【００２５】
本実施形態のモータ１０の構造は以上である。次に、本実施形態のモータ１０の製造方法について説明する。セグメント磁石２４になる前のセグメント磁性体２４Ｊ（図５参照）に、予備着磁を施しておく。具体的には、セグメント磁性体２４Ｊの径方向に磁界を付与して配向させておく。そして、図５に示すように、セグメント磁性体２４Ｊと、リング磁石２３になる前のリング磁性体２３Ｊとを、ロータシャフト２１Ｓに対して上記した配置に組み付ける。次いで、略クランク形状の着磁ヨーク５０を所定角θ２ずれて対応したセグメント磁性体２４Ｊ，２４Ｊ及びリング磁性体２３Ｊの外面に宛がい、着磁ヨーク５０に巻回された着磁用コイル５１を励磁する。このとき、内面から外面に向かって磁束が貫通する着磁ヨーク５０（図５の右側に示した着磁ヨーク５０）、外面から内面に向かって磁束が貫通する着磁ヨーク５０（図５の左側に示した着磁ヨーク５０）とがロータシャフト２１Ｓの回りに交互に並ぶように各着磁ヨーク５０の着磁用コイル５１に通電する。これにより、セグメント磁性体２４Ｊがセグメント磁石２４になると共に、リング磁性体２３Ｊがリング磁石２３になり、上述した構成のロータ２０が完成する。そして、図示しないモータハウジングに収容されたステータ１１内に、ロータ２０を挿入すると共に、そのロータ２０のロータシャフト２１Ｓを図示しないベアリングにて軸支して、モータの製造が完了する。
【００２６】
次に、本実施形態のモータ１０の作用効果について説明する。本実施形態のモータ１０では、横割り分割された一方と他方のセグメント磁石群２４Ｖ，２４Ｗを周方向で所定角ずらしたので、それら一方と他方のセグメント磁石群２４Ｖ，２４Ｗの間で、異極のセグメント磁石２４Ｎ，２４Ｓ同士が周方向で互いに接近する。しかしながら、周方向で互いに接近した異極のセグメント磁石２４Ｎ，２４Ｓ同士が、両セグメント磁石群２４Ｖ，２４Ｗの間に設けたリング磁石２３により互いに隔てられるので、従来のモータで問題になった磁束漏れを防ぐことができる。しかも、リング磁石２３は、所定角ずれて対応した同極の各セグメント磁石２４Ｎ，２４Ｎ（２４Ｓ，２４Ｓ）同士の間をそれらと同じ極性の磁石で連絡するようにスキュー着磁されているので、リング磁石２３におけるスキュー着磁部分２３Ｓ，２３Ｎとセグメント磁石２４Ｎ，２４Ｓとの間でも、極性が異なる部分同士が互いに隔てられ、磁束漏れが防がれる。また、リング磁石２３とモータ１０のステータ１１との間でも、モータの出力に寄与する磁力が発生する。
【００２７】
このように実施形態のモータ１０によれば、一方と他方のセグメント磁石群２４Ｖ，２４Ｗを、周方向に所定角ずらして配置したことによりコギングトルクを抑えつつ、磁束漏れを防いでモータ出力を向上させることができる。これにより、モータ出力を同じにした場合には、従来に比べてモータ１０を軸方向にコンパクトにすることができる。また、本実施形態のモータ１０の製造方法によれば、リング磁石２３になる前のリング磁性体２３Ｊと、セグメント磁石２４になる前のセグメント磁性体２４Ｊとをロータシャフト２１Ｓに固定しておき、それらセグメント磁性体２４Ｊとリング磁性体２３Ｊとを一度に着磁させるので、予め着磁させておいたセグメント磁石２４とリング磁石２３とを組み付ける方法では必要になるリング磁石２３のスキュー着磁部分２３Ｎ，２３Ｓとセグメント磁石２４との位置合わせ作業が不要になり、作業効率が向上する。
【００２８】
［他の実施形態］
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
【００２９】
（１）本発明に係るリング磁石は、一部品で構成されていてもよいし、例えば複数の円弧体を合体させて円筒状のリング磁石にしてもよい。複数の円弧体を合体させてリング磁石を構成した場合には、ロータシャフトの側方から複数の円弧体を宛がって合体させることでリング磁石をロータシャフトに組み付けることができる。
【００３０】
（２）前記実施形態では、リング磁石２３とセグメント磁石２４とは、共に希土類焼結材で同じ材質であったが、異なる材質としてもよい。具体的には、リング磁石２３を希土類のボンド磁石とし、セグメント磁石２４を希土類焼結材としてもよい。
【００３１】
（３）前記実施形態のセグメント磁石２４における両側面２４Ｃ，２４Ｃが互いに平行になるように構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施形態に係るモータの断面図
【図２】ロータの側面図
【図３】Ｎ極とＳ極とを分けて示したロータの側面図
【図４】着磁を行った後のロータの斜視図
【図５】着磁を行う際の着磁ヨークとロータの斜視図
【図６】従来のロータの斜視図
【符号の説明】
【００３３】
１０    モータ
１１    ステータ
１２    ステータコア
１３    ティース
１４    スロット
１５    コイル
２０    ロータ
２１Ｓ    ロータシャフト
２３    リング磁石
２３Ｊ    リング磁性体
２３Ｎ，２３Ｓ    スキュー着磁部分
２４，２４Ｎ，２４Ｓ    セグメント磁石
２４Ｊ    セグメント磁性体
５０    着磁ヨーク
５１    着磁用コイル
【図１】
2006166515.tif 000003
【図２】
2006166515.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2006166515.tif 000007
【図６】
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